从日韩正极材料需求看国际动力锂离子电池的发展趋势201

高性能锂电正极材料在数码及电动自行车电池上的应用与发展趋势河南科隆新能源有限公司2013年5月17日2目录一、科隆新能源公司简介二、日韩动力锂离子电池及材料分析三、日韩动力锂离子电池正极材料发展趋势四、科隆新能源公司产业化优势及结论3科隆新能源公司简介河南科隆新能源有限公司是国家高新技术企业、国家“863”项目科研产业化基地、技术创新示范企业、省级文明单位历经10多年发展，现已成为中国最大的高性能镍氢、锂离子电池正极材料研发、制造基地之一，产品已稳居国内高端市场主导地位4总资产：6.3亿元；年销售量：5860吨（2012年）员工数：344人；其中科技人员：122人，占职工总数的35.47%银行信誉等级：AAA科隆新能源材料研究院，设有：博士后科研工作站河南省高效二次电池材料工程技术研究中心电池技术与应用研究所（省级技术中心）电池材料检测中心目前已拥有正极材料领域发明专利9项多次承担国家“863”重大专项、火炬计划、重大科技专项等国家、省重大项目，并均圆满完成科隆新能源公司简介5国家“863”重大专项火炬计划重点高新技术企业证书博士后科研工作站国家高新技术企业证书省高效二次电池材料工程技术研究中心科隆新能源公司简介6科隆产品发展历程20012006科隆于2001年开始球形氢氧化镍的生产和销售，建立年产能500吨的现代化生产线2008球型氢氧化镍球型三元前躯体球型三元材料2012成为全国规模最大、质量最好的球镍研发、生产基地，产能达到10500吨/年同年开始锂离子电池正极材料的研发试制工作实现球型三元前躯体产业化，年产能达到1000吨/年同年开始磷酸铁锂和三元材料的研发生产三元前躯体进入国际市场，产能达到4000吨/年磷酸铁锂材料产能800吨/年三元材料产能达到2000吨/年科隆新能源公司简介7NCMNMNCA锂离子电池正极材料锂电主要产品系列LFP科隆新能源公司简介8国内国外广泛配套国内外高端电池厂科隆新能源公司简介92004年2005年2006年2007年2008年2009年2010年2011年销售量（吨）81906230031001000380048054300球形氢氧化镍三元前躯体三元等锂电材料53002012年5860产品销量每年实现大幅增长科隆新能源公司简介10目录一、科隆新能源公司简介二、日韩动力锂离子电池及材料分析三、日韩动力锂离子电池正极材料发展趋势四、科隆新能源公司产业化优势及结论11日韩动力锂离子电池车企关系国家电池供货商电池类型功率材料类型供货汽车企业日本AESC软包EV/HEVLNO/LMO日产松下方型、圆柱HEV/PHEVNCM/LNO丰田、特斯拉、福特、雪铁龙、标致LEJ方型EV/PHEVNCM/LMO三菱、雪铁龙、标致Toshiba方型EVLNMO本田、三菱BEJ方型HEVNCM本田日立HVE方型HEV/PHEVNCM/LMO通用三洋方型、圆柱EV/PHEVNCM丰田、特斯拉韩国LGC软包EV/HEVNCM、NCM/LMO现代、起亚、雷诺、吉利、通用、福特SBLBEV/PHEVNCM622/LMOBMW、大众、克莱斯勒12目前方形动力电池材料技术体系PanasonicHEV/PHEV5Ah/20.5AhPEVEHEV/PHEV5AhLEJBEV50AhBECHEV4.7AhSBLxEV5.2HVEHEV4.4/4.8AhToshibaHEV20Ah极板结构WindingWindingWindingx2PWindingWindingx1~4PWindingWinding外包装铝质方罐FujiExceed铝质方罐FujiExceedSUS合金方罐KunoMetal铝质方罐FujiExceed铝质方罐FujiExceed铝质方罐PowerPrecision铝质方罐IMI/Ozawa正极材料NCMLNOLMO/NCM.NCM.NCM/LMOLMO/NCM.LNMO负极材料Gr/SCHitachiChem.GrMitsubishiChem.GrmixtureNipponGraphite+ShowaHCKurehaGrNipponCarbonHC-SCKureha/HitachiChem.LTOTitaniumIndustrial电解液ECTypeUbeECTypeMitsubishiChem.ECTypeMitsuiChem.PCTypeMitsuiChem.ECTypePanax-EtecPCTypeUbePCTypeMitsuiChem.隔离膜多层干式Ube多层干式UbePE湿式AsahiPE湿式AsahiPE湿式/多层干式Tonen/Celgard多层干式UbeCelroseNipponKodoshiSource:ITRI/IEKAnalysis(2013/03)1213目前软包装动力电池材料技术体系与供应网络AESCBEV33.1AhAESCHEV4AhLGCPHEV15AhLGCHEV5.3AhEnerDelBEV20AhEnerDelHEV5AhA123BEV20AhLitecBEV40Ah极板结构StackingStackingBi-cellrotationstackingBi-cellrotationstackingSeparatorenveloptypestackingSeparatorenveloptypestackingZigzagsackingSatcking外包装DNPDNPDNPDNPDNPDNPDNPDNP正极材料LMO/LNOLMO/LNOLMO/NCMLMO/NCMNCMLMOLFPNCM负极材料GrHitachiChem.HCKurehaGr/HCMitsubishiChem./KurehaSCMitsubishiChem.HCKurehaLTOTitaniumIndustrialGrConocoPhilipsGr电解液ECTypeMitsubishiChem.(New:Tomipure)PCTypeMitsubishiChem.ECTypeIn-housePCTypeIn-housePCType富山药品PCTypeDaikinEC/PCType中国厂商ECTypeEvonik隔离膜PP干式Celgard多层干式UbePP干式Celgard/In-housePP干式Celgard/In-housePE湿式Asahi/TorayTonenPE湿式Asahi/TorayTonenPP干式CelgardPETNon-wovenEvonikSource:ITRI/IEKAnalysis(2013/03)从正极材料分析，日韩企业大多采用NCM，NCA，NCM+LMO，NCA+LMO方案用于动力电池正极材料的镍含量呈不断增加趋势，111-523-622-811-NCA14高镍产品批量使用现状不同规格的批量时间100120140160180200220200620082010201220141、日韩：日本和韩国已批量生产和成熟使用高镍811和NCA材料2、国内：科隆2013年批量生产销售高镍622、811和NCA产品；目前主要市场为3C高容量和电动自行车市场(811+LMO)3.1科隆相关锂电正极材料产品介绍15型号KL202YKL204KL203KL203YKL203DKL206KL208YKL209规格及特点111动力型424动力型523容量型523寿命型523高压实622811NCAD50(µm)10-12.510-12.510-12.510-12.510-12.510.0-14.08.0-12.09.0-13.0pH值≤11.5≤11.5≤11.511.4±0.3≤11.5≤11.7≤12.5≤12.5BET(m2/g)0.2-0.50.2-0.50.2-0.50.2-0.50.2-0.50.3-1.00.1-0.51.0-2.5TD(g/cm3)≥2.2≥2.2≥2.2≥2.2≥2.2≥2.2≥2.2≥2.20.2C比容量(mAh/g)154153162160158169190187产品特性倍率性能良好，加工性能良好容量和倍率兼顾型，加工性能良好容量高，加工性能良好循环性能优异压实密度3.80，适合软包和高容量18650高容量超高容量超高容量安全性好应用市场电动工具、电动车电动工具、电动车数码市场电动自行车和数码市场圆柱和软包数码和电动车市场数码市场、电动车数码市场数码市场和电动汽车锂电正极材料相关产品性能对比3.1科隆相关锂电正极材料产品介绍163.1科隆相关锂电正极材料产品介绍622、811和NCA规格材料18650电池评估1C循环均在500次左右，满足高容量数码类产品电池循环寿命的要求。17锂电正极材料相关产品SEM对比KL203KL203YKL203DKL206KL208KL2093.1科隆相关锂电正极材料产品介绍KL204KL202Y180102030405060708090111424523622811规格Ni含量（mol%)100.0110.0120.0130.0140.0150.0160.0170.0180.0190.0200.0容量系列2系列10102030405060708090111424523622811规格Ni含量（mol%)10.811.011.211.411.611.812.012.212.4pH系列2系列13.1科隆相关锂电正极材料产品介绍不同规格对应pH和容量19811/NCA掺LMO性能指标对比(以811为例)项目811+LMO(65:35)KL203Y(523)KL208YA动力型KL208YB容量型D5011.55912.28811.680pH11.7511.7211.50BET0.340.540.22首次效率%86.286.786.80.5C比容量(mAh/g)1541581561C比容量(mAh/g)1511551531C中值电压(V)3.6923.6943.5611C循环500周保持率%93.3575.1293.121C高温荷电保持率%96.7395.3998.821C高温荷电恢复率%99.6097.71100.5945℃1C循环500周保持率%90.7170.3291.32-10℃低温性能容量保持率%91.2088.5690.51特点循环好、容量略低、价位略高循环稍差、容量高、价位低循环好，pH值低、价位高、加工性能好811掺LMO：改善高镍材料加工性能和循环、替代523规格材料降低成本20811掺LMO1C放电曲线对比KL208YA动力型较523规格材料具有更高的放电平台和能量密度。1C放电曲线对比2.62.83.03.23.43.63.84.04.2020040060080010001200140016001800200022002400Capacity(mAh)Voltage(V))KL208YAKL203Y21811掺LMO1C循环性能对比KL208YA动力型循环性能良好，可以满足电动车使用；KL208YB容量型循环性能稍差，但容量较高，成本较523低，适用于数码市场。1C循环性能对比10%30%50%70%90%110%0100200300400500600循环次数容量保持率KL208YAKL208YBKL203Y22811掺LMO高温1C循环性能对比KL208YA动力型45度高温1C循环性能良好，可以满足电动车使用。高温循环性能对比10%30%50%70%90%110%0100200300400500循环次数容量保持率KL203YKL208YAKL208YB232015-2018正极材料应用趋势•成本：如何降低单位Ah成本，提高功率密度？•寿命：如何提高电池的循环寿命？•安全：TESLA电池也有安全问题？242019/8/251.2.3包覆和掺杂材料包覆和掺杂是改善循环寿命的主要方法25SEM（包覆前后）SEM（包覆前后）发生明显变化2618650电池1C循环曲线（3.0-4.40V）74%80%86%92%98%104%0100200300400500600KL